摘要
仿白鹤扑翼系统属于仿生扑翼飞行器的范畴，与传统的固定翼飞行器或旋翼飞行器不同，它是一种靠机翼的上下扑动、折叠并绕翼杆扭转来产生升力、推力的新概念飞行器。目前，仿生扑翼飞行器已经引起了国际上的研究热潮，人们在扑翼飞行空气动力学方面的研究取得了很大的进步。基于此，本文提出一种仿白鹤扑翼系统的设计，针对其飞行机理、扑翼结构、样机整体布局设计和气动力特性进行了系统地研究。 本文从仿生学角度研究了鸟类翅膀的构造特征和扑打运动特征，着重分析了白鹤等鸟类飞行的高升力机理，并据此给出对扑翼结构及仿白鹤扑翼系统样机的设计要求，并提出一种仿白鹤扑翼机构。使用SolidWorks建模，ADAMS对机构进行运动学仿真，得出机构运动方程式，并优化扑翼结构。 针对所涉及的扑翼机构，采用基于计算流体力学(CFD)的方法，结合动网格技术对扑翼不可压非定常粘性翼型流场进行数值模拟，结果表明：采用扑打和扭转两个自由度的刚性翼与单自由度的柔性翼流场计算结果相差不大。并比较分析了六种不同翼型对扑翼飞行升阻力特性的影响。结果表明：具有较大弯度的S1223翼型的升力系数最大，且推力系数较高，适合作为本样机的次翼翼型；另一种具有较大弯度的2032cjc翼型的推力系数最大，且升力系数较高，适合作为本样机的初翼翼型。 在前面研究的基础上，对仿白鹤扑翼系统样机展开详细的设计。制作了一款翼展2.0m，总重575.5g的仿白鹤扑翼系统样机，并设计仿白鹤扑翼系统样机的升力、推力测试实验。试验结果表明，样机的各项设计具有可行性，为进一步的研究奠定基础。
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